[实用新型]一种高量程超声波测风系统

说明书

本实用新型是一种高量程超声波测风系统,包括核心控制器件MCU和采集控制模块；采集控制模块包括时间测量芯片、超声波发射电路、回波检测电路、通道选择电路和超声波换能器组；核心控制器件MCU用于通过通道选择电路控制超声波换能器组内超声波换能器的工作状态；核心控制器件MCU用于控制时间测量芯片驱动超声波发射电路利用超声波换能器发射超声波信号；回波检测电路用于通过超声波换能器接收超声波回波信号，并将超声波回波信号发送至时间测量芯片；时间测量芯片用于测量超声波发射信号和回波信号之间的时间差后发送至核心控制器件MCU。该种测风系统能够在直通式和反射式两种阵列结构之间切换，实现高量程范围内进行高精度风速风向测量。

技术领域

本实用新型涉及风速风向测量技术领域，具体的说是一种高量程超声波测风系统。

背景技术

现如今许多行业都离不开风速测量。其中交管系统通过风速测量保障交通安全，无论是轨道运输，飞机飞行，船舶航行都需要对风速的实时监控，一旦出现极端的风速环境，往往会使人类公共交通进入紧急状态。目前的测风方法主要包括机械式测风仪、热敏式测风仪以及超声波测风仪等，其中超声波风速传感器重量轻、没有任何移动部件、坚固耐用、不需维护和现场校准，能同时输出风速和风向等优点，逐渐成为主流测风方式。但目前大多数的超声波测风仪主要有直通式和反射式这两种阵列结构。其中直通式的阵列结构在风速高时精度很好但在低风速时精度会下降，反射式的阵列结构测量的风速范围一般在0-40m/s，量程不是很高。

发明内容

本实用新型提供一种高量程超声波测风系统，该种测风系统能够在直通式和反射式两种阵列结构之间切换，用于在高量程范围内进行高精度风速风向测量。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种高量程超声波测风系统，其特征在于：包括核心控制器件MCU和采集控制模块；采集控制模块包括时间测量芯片、超声波发射电路、回波检测电路、通道选择电路和超声波换能器组；

核心控制器件MCU用于通过通道选择电路控制超声波换能器组内超声波换能器的工作状态；

核心控制器件MCU用于控制时间测量芯片驱动超声波发射电路利用超声波换能器发射超声波信号；

回波检测电路用于通过超声波换能器接收超声波回波信号，并将超声波回波信号发送至时间测量芯片；

时间测量芯片用于测量超声波发射信号和回波信号之间的时间差，并将测量数据发送至核心控制器件MCU。

核心控制器件MCU与存储模块连接，存储模块用于存储测量数据；

核心控制器件MCU与显示模块连接，显示模块用于显示测量数据；

核心控制器件MCU与通信模块连接，通信模块用于向远程终端发送测量数据；

核心控制器件MCU与上位机连接，上位机用于监控设备运行状态；

测量数据包括风速和风向。

超声波换能器组包括第一超声波换能器组和第二超声波换能器组；第一超声波换能器组内的若干组超声波换能器按照直通式阵列结构分布，第二超声波换能器组内的若干组超声波换能器按照反射式阵列结构分布。

通道选择电路包括多组继电器，核心控制器件MCU通过同步控制多组继电器的通断进而完成第一超声波换能器组和第二超声波换能器组的工作切换；

通道选择电路还包括多组三极管和多组光耦继电器，光耦继电器的控制端与三极管集电极连接，光耦继电器的执行端与对应的继电器输入端连接；核心控制器件MCU用于控制三极管的通断进而实现超声波换能器组内同一时间有且只有两个换能器同时工作，同时工作的两个换能器同属于第一超声波换能器组或第二超声波换能器组，同时工作的两个换能器中一个用于发射超声波信号，另一个用于接收回波信号。